隨著國(guó)防科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和航天事業(yè)的需要，飛行器姿態(tài)控制以及振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的需求逐漸增多。在地面搭建模擬仿真平臺(tái)，是航天領(lǐng)域研究的慣例。他可以從經(jīng)濟(jì)上降低資金的投入量，從實(shí)驗(yàn)研究上增加重復(fù)性和可觀測(cè)性。本文介紹的基于DSP的三相大功率高精度高頻電源是仿真研究中不可缺少的核心裝置。便捷、高效、靈活、安全的三相大功率高頻電源已成為研究重點(diǎn)之一。研制高精度、低失真、高可靠、低成本的三相大功率高頻電源具有重要的意義。

l 方案設(shè)計(jì)

本電源系統(tǒng)具體性能指標(biāo)如下：三相正弦信號(hào)準(zhǔn)確度為1％；波形失真度為O．5％；輸出電壓連續(xù)可調(diào)；電源頻率在O～200 Hz時(shí)，步進(jìn)為O．1 Hz；在200～1 000 Hz時(shí)，步進(jìn)為l Hz；三相正弦信號(hào)之間相位角120±1。。

三相正弦波信號(hào)發(fā)生模塊是本電源系統(tǒng)的核心模塊。整個(gè)電源系統(tǒng)的性能指標(biāo)基本上是由這個(gè)模塊的性能決定的。傳統(tǒng)的交流信號(hào)發(fā)生器利用自激振蕩和選頻網(wǎng)絡(luò)來產(chǎn)生特定頻率的正弦信號(hào)。信號(hào)的頻率與L，C，R等參數(shù)有關(guān)，當(dāng)溫度變化時(shí)會(huì)影響頻率的穩(wěn)定度，而且用傳統(tǒng)的方法很難保證三相正弦波信號(hào)之間120。夾角關(guān)系。可見傳統(tǒng)的交流信號(hào)發(fā)生器是無法達(dá)到上面提出的設(shè)計(jì)要求。

采用正弦波調(diào)制加低通濾波器的方法也可以產(chǎn)生可調(diào)的高頻三相正弦信號(hào)，但是由于低通濾波器的加入會(huì)帶來相角的偏移，影響到三相正弦波信號(hào)相角之間120。的關(guān)系，從而達(dá)不到系統(tǒng)性能指標(biāo)要求。

本文提出的采用DSP2407加高速DA TL/V5639產(chǎn)生三相正弦信號(hào)的方案既可以避免傳統(tǒng)交流信號(hào)發(fā)生器的缺點(diǎn)，也可以避免由于低通濾波器的引入導(dǎo)致三相正弦波信號(hào)間相角關(guān)系達(dá)不到要求的缺點(diǎn)，完全能夠達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的性能指標(biāo)。生成的三相正弦信號(hào)由均流型功率放大模塊進(jìn)行線性放大，并通過對(duì)系統(tǒng)輸出的三相電壓和電流進(jìn)行檢測(cè)引入負(fù)反饋，進(jìn)而構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)電源系統(tǒng)，從而進(jìn)一步提高電源的穩(wěn)定性。整個(gè)電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

2 系統(tǒng)硬件框圖及原理

系統(tǒng)的硬件框圖如圖2所示：

2．1 三相正弦信號(hào)發(fā)生模塊

三相正弦信號(hào)發(fā)生模塊主要由2個(gè)器件構(gòu)成，即dSp處理器和高速D／A轉(zhuǎn)換器。

由于每相正弦信號(hào)最高頻率為1 kHz，且每周由1 000個(gè)點(diǎn)合成，故對(duì)處理器速度和D／A轉(zhuǎn)換器速度要求較高。美國(guó)TI公司推出的新型高性能16定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器TMS320LF2407A［1］專為數(shù)字控制而設(shè)計(jì)，集r)SP的高速信號(hào)處理能力及適用于控制的優(yōu)化外圍電路于一體，在數(shù)字控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。TMS320LF2407A具有的優(yōu)良性能：主頻40 MHz，3．3 V低電壓CPU；提供對(duì)外的16位數(shù)據(jù)總線和地址總線，可以非常方便地進(jìn)行外部擴(kuò)展；看門狗定時(shí)器和中斷定時(shí)器，均為8位增量計(jì)數(shù)器，前者用于監(jiān)視系統(tǒng)軟件和硬件工作，在cPU出錯(cuò)時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，后者用來產(chǎn)生周期性的中斷請(qǐng)求。

本系統(tǒng)采用TI的TLV5639［2］作為高速D／A轉(zhuǎn)換器。TI，V5639是12位并行接口電壓輸出型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，具有1μλ或3．5μs快慢2個(gè)轉(zhuǎn)換速度，且能與TMS320DSSP良好兼容。但因其輸出電壓是單極性，不滿足后續(xù)功率放大模塊要求，故需要添加從單極性到雙極性的變換電路。運(yùn)放輸出電壓的計(jì)算過程如下：【)A3一()UTl=2REFI*D／0X1000。故I)A3一OUTl的取值范圍為O～2REF1。而S1N3_1≡DA3一UTl一REFl，故SIN3-1的取值范圍為一REFl～REF1。從上面的計(jì)算過程可以看出，此變換電路的確將單極性電壓變換為雙極性電壓。其中REFll是

D／A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部輸出的參考信號(hào)，D是D／A轉(zhuǎn)換器要轉(zhuǎn)

換的數(shù)據(jù)。電路原理圖如圖3所示。